腺病毒(adenovirus)是一種沒有包膜的直徑為70～90 nm的顆粒，由252個殼粒呈廿面體排列構成。每個殼粒的直徑為7～9 nm。衣殼里是線狀雙鏈DNA分子，約含35 000 bp，兩端各有長約100 bp的反向重復序列。由于每條DNA鏈的5，端同相對分子質量為55X103Da的蛋白質分子共價結合，可以出現雙鏈DNA的環狀結構。人體腺病毒已知有33種，分別命名為adl～ad33，研究得最詳細是ad2。腺病毒基因組轉錄產生mRNA，已知的轉錄單位至少有5個：正I區位于病毒基因組左側，可再分成正工A和正工月，與細胞轉化有關；正Ⅱ區編碼DNA結合蛋白，參與病毒的復制；丘Ⅲ區編碼出現在宿主細胞表面的一種糖蛋白；正Ⅳ區位于ad2基因組右端，受正Ⅱ區編碼的DNA結合蛋白質調控；第5個轉錄單位在病毒感染中期合成ad2蛋白質Ⅳ。

腺病毒對嚙齒類動物有致癌能力，或能轉化體外培養的嚙齒類動物細胞。使細胞轉化只需要腺病毒基因組的一部分，這些基因位于基因組的左端，約占整個基因組的7％～10％。盡管腺病毒分布很廣，但對人體不出現致癌性。人體細胞是一類允許細胞(permissive cell)，即這類細胞允許感染入侵的病毒在細胞內復制增殖，最后細胞裂解死亡而釋放出大量子代病毒。在體外培養的多種人體腫瘤細胞中均未查出腺病毒顆粒，但在人的1號染色體上有adl2的整合位點，這意味著人體細胞對于腺病毒也可能是非允許細胞，即這類細胞在病毒感染后，病毒不能在細胞內復制增殖，但可整合在受感染細胞的基因組內。這些細胞被病毒轉化，表型發生改變，且可在體外無限期地培養傳代。

腺病毒是一種無外殼的雙鏈DNA病毒，基因組長約36kb，衣殼（capsid）呈規則的20面體結構，直徑約80-110nm。衣殼含有240個六聯體（hexon）、12個五聯體（penton）及12根纖毛（fiber），除此之外還有其他一些小蛋白，如VI、VIII、IX、IIIa和IVa2等。六聯體是形成病毒衣殼20個三角形面的主要蛋白，12個頂端是5個五聯體亞單位和3個纖毛蛋白構成的復合物，12根纖毛以五聯體蛋白為基底由衣殼表面伸出，纖毛頂端形成頭節區（knob）。五聯體和纖毛的頭節區可與細胞表面的病毒受體結合，在病毒感染細胞過程中起著非常重要的作用。腺病毒的基因組以線性的雙鏈DNA形式存在，由蛋白VII和一種稱為mu的小蛋白緊密地環繞在其周圍，起到類組蛋白樣的作用。另一種蛋白V將這種DNA-蛋白復合物連接起來，并通過蛋白VI與病毒衣殼連接在一起。在兩條鏈的5′端各以共價鍵結合著一個被稱為DNA末端蛋白（pTP）復合物（DNA-TPC）的特化的結構，與腺病毒復制密切相關。腺病毒基因組的兩端各有一段100bp的反向末端重復序列（ITR），是復制的起始位點。在左端ITR的3′側有一段長約300bp的包裝信號（ψ）介導腺病毒基因組包裝入病毒衣殼。對腺病毒而言，只有包括兩端的ITR和包裝信號（ψ）的約0.5kb的序列是順式作用元件，也就是說必須由腺病毒載體自身攜帶，而其他的30余種蛋白都可以通過輔助病毒（或細胞）反式補足。